UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA ENGENHARIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA DE QUÍMICA DE ALIMENTOS

1. UNIVERSIDADE FEDERAL DO PAMPA ENGENHARIA DE ALIMENTOS DISCIPLINA DE QUÍMICA DE ALIMENTOS Carboidratos Profa. Valéria Terra Crexi

2. 2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO • As reações que provocam escurecimento nos alimentos podem ser Oxidativas ou não Oxidativas

3. 2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO • Escurecimento Oxidativo ou enzimático • reação entre oxigênio e um substrato fenólico catalisado pela enzima polifenoloxidase • Não envolve carboidrato

4. 2. REAÇÕES DE ESCURECIMENTO • Escurecimento não oxidativo ou não enzimático • muito importante em alimentos • Caramelização e/ou • Reação de Maillard (interação de proteínas com carboidratos)

5. As reações de escurecimento não enzimático em alimentos estão associadas com aquecimento e armazenamento e podem ser subdivididas em três mecanismos. Tabela 1: Mecanismo das reações de escurecimento não enzimático

6. 2.1 Reação de Caramelização Caramelização: Série de reações que ocorre durante o aquecimento de carboidratos que resultam no seu escurecimento - Degradação de açúcares Pirólise a temperaturas maiores de 1200C CARAMELOS (produtos de degradação de alto peso moleculares e escuros)

7. Caramelos podem ser usados como agentes flavorizantes e corantes Exemplo: Sacarose é aquecida em solução com ácido ou sais de amônio para produção de aromas e corantes de caramelo Usada: refrigerantes tipo “cola” e cervejas

8. Tipos de pigmentos Caramelo de cor parda - ∆ solução de sacarose com bissulfito de amônio. Usos:bebidas ácidas e em xaropes. Caramelo avermelhado -∆ glicose com sais de amônio. Usos:em produtos de confeitaria e xaropes. Caramelo de cor pardo-avermelhada - ∆ açúcar sem sais de amônio. Usos: cervejas e outras bebidas alcoólicas.

9. Caramelização da sacarose (a mais importante) 160°C - separação: glicose + frutose. 200°C - 3 fases bem distintas - IDEAL. 1ª) requer cerca 35’ de ∆ - perda de 1 molécula de água/ molécula de sacarose. 2ª) ∆ adicional de 55’ - perda de 8% peso - aparecimento do pigmento CARAMELANO - solúvel em água e sabor amargo. 3ª) ∆ ∆∆ ∆ adicional de mais 55’ - pigmento CARAMELENO - insolúvel em água. OBS: O ∆ adicional - HUMINA - ⇑ PM, pigmento escuro, insolúvel em água, sabor amargo - gosto pouco agradável.(deve-se eviitar)

10. 2.2 Reação de Maillard Desejável em alimentos: Confere sabor, aroma e cor café, pão, bolos Indesejável em alimentos: leite em pó, ovos e derivados desidratados Perda de nutrientes como os aminoácidos

11. Resultado da reação: Produtos diferentes que irão conferir sabor e aroma ao alimento. Escurecimento devido a MELANOIDINAS Resultado da reação: Produtos diferentes que irão conferir sabor e aroma ao alimento. Escurecimento devido a MELANOIDINAS MELANOIDINAS- polímeros insaturados, e cuja cor é mais intensa quanto maior for seu peso molecular Cor pode variar de marrom-claro até preto

12. Reação de Maillard A reação ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos. Compreende três fases: * Inicial * Intermediária * Final

13. Reação de Maillard • Inicial • Reação inicial ocorre entre açúcares redutores e aminoácidos, na proporção 1:1 • Produtos incolores, sem sabor e aroma • Reações envolvidas: • Condensação • Enolização • Rearranjo de Amadori ou de Heyns

14. Reação de Maillard • Inicial • Condensação – união de duas moléculas (açúcar redutor e o aminoácido) com perda de água

15. Reação de Maillard • Inicial • Bases de Schiff (compostos instáveis) • são isomerizadas formando ALDOSILAMINAS (aldoses) e CETOSILAMINAS (cetoses) Enolização 1- Anel se abre e produz ENOL (substância instável) 2- Conforme se movimento a par de elétrons da dupla ligação do enol, um composto será formado

16. Inicial • Rearranjo de Amadori ou de Heyns Rearranjo de Amadori reação catalisada por ácidos e bases Produto inicial é uma ALDOSE e o produto final uma CETOSE ALDOSILAMINAS (ALDOSE) – reestruturação interna (Reestruturação de AMADORI) convertendo-se a CETOSAMINAS

18. Inicial • Rearranjo de Amadori ou de Heyns Rearranjo de Heyns CETOSILAMINAS (CETOSE) convertem-se em ALDOSILAMINAS (ALDOSE AMINA) Reação ocorre de forma mais lenta que o de Amadori

19. Reação de Maillard • Intermediária (degradação de cetosaminas e degradação de Strecker) • a) Degradação de CETOSAMINAS • Percepção de aromas • Cor torna-se amarela • Desenvolve-se o poder redutor em solução e o pH diminui

20. Reação de Maillard • Intermediária • O produto final da fase inicial, uma CETOSESAMINA, pode passar por vários tipos de reações: • Entre estas reações temos: • Decomposição de CETOSAMINAS (rearranjo de Amadori) formando compostos α- dicarbonila insaturados ou redutonas (intermediários das Melanoidinas)

21. Reação de Maillard • Intermediária • Redutonas são componentes com características de agente redutor sendo facilmente oxidáveis • Essas reagem com aminas que levam a formação de cetonas, aldeidos e ácidos voláteis as quais contribuem para o sabor e o aroma

22. Reação de Maillard • Intermediária • b) Degradação de Strecker • - Compostos dicarbonílico reagem com aminoácidos produzindo sua degradação • Produtos: • aldeídos, dióxido de carbono e novos compostos carbonila • * A produção de CO2 pode ser tão intensa, que em tanques de melaço expostos à luz solar podem explodir, devido ao aumento de pressão

23. Reação de Maillard • Final • Etapa em que ocorre o desenvolvimento de cor, aroma e sabor. Diferentes sabores e aromas são produzidos nessa reação em função de diferentes aminoácidos. • * Os aminoácidos definem o sabor e aroma, independente do tipo de açúcar redutor.

24. Reação de Maillard • Final • Os compostos carbonila podem reagir entre sí, com os aldeídos ou com substâncias aminas e produzir compostos aromáticos • Ex: PIRAZINA • Dimetilpirazina constituinte do aroma da batata chips

25. Reação de Maillard • Final • MELANOIDINAS • pigmentos responsáveis pela cor (resultado das reações de polimerização e condensação)

26. Reação de Maillard • Final • Perda de aminoácidos essenciais e valor nutritivo • Reações de Maillard e de Strecker (qdo muito intensos) • Produzem sabores adversos e substâncias tóxicas que podem contribuir na formação de NITROSAMINAS (compostos cancerígenos)

27. Fatores que afetam a reação de Maillard Temperatura Temperaturas maiores que 700C – inicio da reação Continua em temperaturas da ordem de 200C e durante o processamento ou armazenamento. Elevação da temperatura resulta em rápido aumento da velocidade de escurecimento

28. b) pH Velocidade máxima em pH próximo a neutralidade (pH 6-7) Primeiras reações: degradação das CETOSAMINAS e aparecimento dos pigmentos Acidificação de um alimento (pH abaixo de 6,0) - Retarda ou impedirá o desenvolvimento do escurecimento

29. b) pH pH abaixo de 5,0 Em valores de pH abaixo de 5,0 e na presença de ácido ascórbico, ocorre a reação de escurecimento provocada pela oxidação do ácidos ascórbico (vitamina C). pH muito baixo Ocorre rápida degradação de carboidratos independente da presença de aminoácidos

30. c) Tipo de Açúcar • Presença de açúcar redutor • interação da carbonila com os grupos amina livres • Sacarose (em alimentos ácidos) = glicose e frutose • Os dissacarídeos não redutores somente são utilizados na reação após hidrólise da ligação glicosídica • Natureza do açúcar – pentoses mais reativa que hexoses

31. d) Atividade de água aw>0,9 a velocidade da reação diminui (diluição dos reagentes) aw< 0,2 – 0,25 a velocidade tende a zero (ausência de solvente necessário para permitir a movimentação de íons e moléculas) aw 0,5 a 0,8 maior escurecimento (aumenta a velocidade da reação , aumenta a mobilidade)

32. e) Catalisadores A velocidade de reação é acelerada por ânions como citrato, fosfato e por íons metálicos como cobre bivalente em meio ácido. f) Tipo de Aminoácidos glicina é o aminoácido mais ativo Quanto mais longa e mais complexa a estrutura menor a capacidade de reação

33. Inibição da reação de Maillard • Uso de açúcares não redutores, • Exemplo, sacarose, em condições nas quais não possa ser hidrolisada • Redução da atividade de água ou aumento através da diluição • ausência de solvente necessário para permitir que os íons e moléculas se movimento • diluição dos reagentes aw > 0,9

34. Remoção de açúcares redutores por enzimas • Exemplo, tratamento com a enzima glicose oxidase em ovos produzindo ácidos glucônico a partir de glicose • Evitar temperatura altas • processo de armazenamento

35. Adição de SO2 • Inibe o escurecimento enzimático • Atua como inibidor da reação de Maillard • Bloqueando a reação da carbonila dos carboidratos com o grupo amina dos aminoácidos • Evitando a condensação destes compostos pela formação irreversível de sulfonados

36. Propriedades Funcionais Ligação com água Uma das principais propriedades Hidroxilas capazes de fazer pontes de hidrogênio Varia em função da estrutura do carboidrato

37. Higroscopicidade * Capacidade de absorver água do ambiente Ligam-se a água através de sua hidroxilas Absorvem água do ar atmosférico

38. c) Umectância Capacidade de controlar a atividade de água do alimento Carboidratos ligam água do alimento Exemplo: produção de doces e geléias, reduzem a atividade de água e aumentam a vida- -de-prateleira

39. d) Texturização Elevada solubilidade dos açúcares em água Devido à capacidade dos açúcares de ligarem água, podem ser adicionados aos alimentos e modificarem sua textura. Normalmente adicionados na forma de cristais ou de xaropes

40. Efeitos estruturais dos açúcares nos alimentos: estado físico e interações com a água Os açúcares podem formar: * Soluções supersaturadas, conferindo consistência de sólido e transparência (estado vítreo) * Cristalizar

41. A diferença de solubilidade entre o açúcares pode ser usada na fabricação de caramelos duros com tempo variável de duração na boca. A adição de um maior teor de glicose num caramelo duro diminui sua velocidade de dissolução